Г протеин

С Википедије, слободне енциклопедије
Фосдуцин- трансдуцин бета-гама комплекс. Бета и гама подјединице Г-протеина су приказане у плавој и жутој боји, респективно.
Гуанозин дифосфат
Гуанозин трифосфат

Г протеини (гуанин нуклеотид везујући протеини) су фамилија протеина каја учествује у преносу хемијских сигнала изван ћелије, и узрокује промене унутар ћелије. Они комуницирају сигнале многих хормона, неуротрансмитера, и других сигналних фактора.[1]

Г протеин спрегнути рецептори су трансмембрански рецептори. Сигнални молекули се везују за домен лоциран изван ћелије. Интрацелуларни домен активира Г протеине. Г протеини активирају каскаду других једињења, и што доводи до ћелијских промена.

Г протеин комплекси се везују за фосфатне групе. Они функционишу као молекуларни прекидачи. Кад су везани за комплекс са три фосфатне групе (гуанозин трифосфат (ГТП)), они су “укључени“, до кад су везани за комплекс са само две фосфатне групе (гуанозин дифосфат (ГДП)), они су искључени.

Г протеини регулишу метаболичке ензиме, јонске канале, транспортере, и друге делове ћелијске машинерије, контролишући тиме транскрипцију, мотилност, контрактилност, и секрецију, и тиме у ширем смислу регулишу системске функције попут ембрионског развоја, учења и меморије, и хомеостазе.[2]

Г протеине су открили Алфред Г. Гилман и Мартин Родбел током њиховог истраживања ћелијске стимулације адреналином. Они су утврдили да кад се адреналин веже за рецептор, рецептор не стимулише ензиме директно. Уместо тога, стимулација се одвија кроз Г протеин, који стимулише један од ензима, на пример аденилат циклазу, која производи секундарни гласник циклични AMP.[3] За то откриће, њима је додељена Нобелова награда за физиологију или медицину 1994 године.[4]

Г протеини припадају већој групи ензима званих ГТПазе.

Функција[уреди | уреди извор]

Г протеини су важни сигнал трансдукујући молекули у ћелијама. Малфункција GPCR сигналних путева доводи до многих болести, као што су дијабетес, слепило, алергије, депресија, кардиоваскуларни дефекти, и неке форме рака. Процењује се да су GPCR рецептори целуларне мете за више од половине модерних лекова.[5]

Људски геном садржи око 950 Г протеин-спрегнутих рецептора, који детектују фотоне (светлост), хормоне, факторе раста, лекове, и друге ендогене лиганде. Апроксимативно 150 ГПЦР рецептора нађених у људском геному има непознате функције.

Типови Г протеин сигнализације[уреди | уреди извор]

Термин Г протеин се може односити на две дистинктне фамилије протеина. Хетеротримерни Г протеини се понекад називају великим Г протеинима. Они су активирани Г протеин-спрегнутим рецепторима, и састоје се од алфа (α), бета (β), и гама (γ) подјединица. Постоје такође и мали Г протеини (20-25 kDa), који припадају Ras суперфамилији малих ГТПаза. Ти протеини су хомологни са алфа (α) подјединицом нађеном код хетеротримера, али су мономерни. Међутим, они такође везују GTP и GDP, и учествују у трансдукцији сигнала.

Хетеротримерни Г протеини[уреди | уреди извор]

Разни типови хетеротримерних Г протеина имају заједнички механизам. Они се активирају у респонсу на конформациону промену Г протеин-спрегнутог рецептора, размењују GDP за GTP, и дисоцирају се да би активирали друге протеине у путу преноса сигнала. Специфични механизми, међутим, се разликују међу врстама.

Заједнички механизам[уреди | уреди извор]

Активациони циклус Г-протеина GPCR рецепторима

Рецептором-активирани Г протеини се везују за унутрашњу страну ћелијске мембране. Они се састоје од Gα и чврсто повезане Gβγ подјединице. Постоји више класа Gα подјединица: Gsα (Г стимулатори), Giα (Г инхибитори), Goα (Г други), Gq/11α, и G12/13α су неки од њих. Они се различито понашају након препознавања ефектора, али имају сличан механизам активације.

Активација[уреди | уреди извор]

Кад лиганд активира Г протеин-спрегнути рецептор, он индукује конформациону промену рецептора која дозвољава рецептору да функционише као фактор размене гуанин нуклеотида (GEF) који размењује GDP за GTP на Gα подјединици. По традиционалном схватању активације хетеротримерних протеина, та размена отпочиње дисоцијацију Gα подјединице, везане за GTP, од Gβγ димера и од рецептора. Постоје и алтернативни модели који сугестирају молекуларно преуређивање, реорганизацију, и при-формирање комплекса молекулских ефектора.[6][7] Гα-ГТП и Гβγ могу да активирају различите сигналне каскаде (или путеве секундарних гласника) и ефекторских протеина, док је рецептор спреман да активира следећи Г протеин.

Терминација[уреди | уреди извор]

Gα подјединица ће временом хидролизирати везани GTP у GDP путем своје инхерентне ензимске активности, чиме се омогућава поновно везивање за Gβγ и почетак новог циклуса. RBM (или RGS) група протеина дејствује као GTPaza-активирајући протеини (GAP), специфично за Gα подјединице. Ефекат тих протеина је убрзање GTP хидролизе у GDP и терминација преноса сигнала. У неким случајевима, сам ефектор може поседовати унутрашњу GAP активност, што помаже у деактивирању пута. То је случај са фосфолипазом C бета, која има GAP активност унутар свог C-терминалног региона. То је алтернативна форма регулације Gα подјединице.

Специфични механизми[уреди | уреди извор]

  • Gαs активира cAMP-зависни пут који стимулише продукцију cAMP из ATP. То се остварује директном стимулацијом за мембрану-везаног ензима аденилат циклаза. цАМП дејствује као секундарни гласник, који интерагује са и активира протеинску киназу А (PKA). PKA може да фосфорилизира велики број низводних циљева.
  • Gαi инхибира продукцију cAMP из ATP.
  • Gαq/11 стимулише за мембрану-везану фосфолипазу C бета, која одсеца ПИП2 (мали мембрански фосфоинозитол) у два секундарна гласника, IP3 и диацилглицерол (DAG).
  • Gα12/13 учествују у сигнализацији Ро фамилије (кроз RoGEF суперфамилију) и контролишу ремоделовање ћелијског цитоскелетона, и тако регулишу ћелијску миграцију.
  • Gβγ понекад такође има активне функције, нпр. спрезање са L-типом калцијум канала.

Мале GTPaze[уреди | уреди извор]

Мале GTPaze такође везују GTP и GDP, и учествују у трансдукцији сигнала. Ти протеини су хомологни са алфа (α) подјединицом нађеном у хетеротримерима, али постоје као мономери. То су мали (20-25 kDa) протеини који везују гуанозин трифосфат (GTP). Ова протеинска фамилија је хомологна са Ras GTPazama, и стога се назива Ras суперфамилијом GTPaza.

Липидација[уреди | уреди извор]

Да би се везали за унутрашњу страну мембране плазме, многи Г протеини и мале GTPaze подлежу липидацији, другим речима, они су ковалентно модификовани са липидним екстензијама. Они могу бити везани за миристинску или палмитинску киселину, или су прениловани.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Рееце, Јане; Цампбелл, Неил (2002). Биологy. Сан Францисцо: Бењамин Цуммингс. ИСБН 0-8053-6624-5. 
  2. ^ „Г Протеин Патхwаyс -- Невес ет ал. 296 (5573): 1636 – Сциенце”. 31. 5. 2002. 
  3. ^ „Тхе Нобел Призе ин Пхyсиологy ор Медицине 1994, Иллустратед Лецтуре”. 
  4. ^ „Пресс Релеасе: Тхе Нобел Ассемблy ат тхе Каролинска Институте децидед то аwард тхе Нобел Призе ин Пхyсиологy ор Медицине фор 1994 јоинтлy то Алфред Г. Гилман анд Мартин Родбелл фор тхеир дисцоверy оф "Г-протеинс анд тхе роле оф тхесе протеинс ин сигнал трансдуцтион ин целлс”. 10. 10. 1994. 
  5. ^ Wу, Ге (2010). „Ассаyс wитх ГПЦРс”. Ассаy Девелопмент: Фундаменталс анд Працтицес. Јохн Wилеy анд Сонс. стр. 265—285. ИСБН 0-470-19115-5. 
  6. ^ Дигбy ГЈ, Лобер РМ, Сетхи ПР, Ламберт НА (2006). „Соме Г протеин хетеротримерс пхyсицаллy диссоциате ин ливинг целлс.”. Проц Натл Ацад Сци УСА. 103 (47): 17789—94. ПМЦ 1693825Слободан приступ. ПМИД 17095603. дои:10.1073/пнас.0607116103. 
  7. ^ Кхафизов К, Латтанзи Г, Царлони П (2009). „Г протеин инацтиве анд ацтиве формс инвестигатед бy симулатион метходс”. ПРОТЕИНС : Струцтуре, Фунцтион, анд Биоинформатицс. 75 (4): 919—30. ПМИД 19089952. дои:10.1002/прот.22303. 

Литература[уреди | уреди извор]

Додатна литература[уреди | уреди извор]